Question

【选修3--物质结构与性质】
砷化镓（GaAs）属于第三代半导体，用它制造的灯泡寿命是普通灯泡的100倍，而耗能只有其10%．推广砷化镓等发光二极管（LED）照明，是节能减排的有效举措．请回答下列问题：
（1）写出As基态原子的价电子排布式：

 

．
（2）As的第一电离能比Ga的

 

（填“大”或“小”，下同），As的电负性比Ga的

 

．
（3）比较As的简单氢化物与同族第二、三周期元素所形成的简单氢化物的沸点，并说明理由：

 

．
（4）GaAs的晶体结构与单晶硅相似，在GaAs晶体中，每个Ga原子与

 

个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为

 

．在四大晶体类型中，GaAs属于

 

晶体．
（5）砷化镓可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反应制得，此反应的化学方程式为

 

；已知（CH₃）₃Ga为非极性分子，则其中镓原子的杂化轨道类型为

 

．

Answer 1

分析：（1）As是35号元素，属于主族元素，其最外层电子就是其价电子；
（2）同一周期元素中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素；
（3）同一主族元素中，氢化物的沸点随着相对分子质量的增大而增大，但含有氢键的氢化物的沸点较大；
（4）GaAs的晶体结构与单晶硅相似，在GaAs晶体中，每个Ga原子与4个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为正四面体；根据其构成微粒确定晶体类型；
（5）根据元素守恒确定另外一种生成物，根据反应物、生成物和反应条件写出反应方程式；
根据（CH₃）₃Ga中镓原子含有的价电子对个数确定其杂化类型．

解答：解：（1）As是35号元素，属于主族元素，其最外层电子就是其价电子，所以As基态原子的价电子排布式：4s²4p³，故答案为：4s²4p³；
（2）同一周期元素中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第VA族元素第一电离能大于相邻元素，Ga属于第IVA族、As属于第VA族，所以As的第一电离能比Ga的大，As的电负性比Ga的大，
故答案为：大；大；
（3）氨气分子间形成氢键，氢键的存在导致氨气的沸点最高，砷化氢的相对分子质量大于磷化氢，分子间作用力大，所以砷化氢的沸点比磷化氢的高，则这几种氢化物的沸点高低顺序是：NH₃＞AsH₃＞PH₃，
故答案为：NH₃＞AsH₃＞PH₃；氨气分子间形成氢键，沸点最高，砷化氢的相对分子质量比磷化氢大，分子间作用力大，所以砷化氢的沸点比磷化氢高；
（4）GaAs的晶体结构与单晶硅相似，根据硅晶体结构知，在GaAs晶体中，每个Ga原子与4个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为正四面体，GaAs的晶体结构和硅晶体相似，则晶体类型相似，所以GaAs属于原子晶体，故答案为：4；正四面体；原子；
（5）根据元素守恒知，另外一种生成物是CH₄，根据反应物、生成物及反应条件知，其反应方程式为：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃  .

GaAs+3CH₄，
 （CH₃）₃Ga为非极性分子，（CH₃）₃Ga中Ga形成3个δ键，没有孤电子对，为sp²杂化，
故答案为：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃  .

GaAs+3CH₄；sp²．

点评：本题考查了原子结构和性质，涉及晶体类型的判断、分子空间结构类型的判断、原子杂化方式的判断、电负性和第一电离能大小规律等知识点，这些都是考试热点，要重点掌握．